Wednesday, April 01, 2015

3டி பிரிண்டிங்

நான் படித்தது மெக்கானிகல் எஞ்சினியரிங். இளநிலைப் படிப்பின்போது பட்டறையில் filing செய்திருக்கிறோம். ரம்பத்தை வைத்து ராவி, ராவி, ‘ப’ வடிவ இரும்பு சானலைத் தேய்த்துப் பட்டையாக்கவேண்டும். பிறகு லேத், மில்லிங் மெஷின் இரண்டையும் பயன்படுத்தியிருக்கிறோம். இவை உலோகங்களை வெட்டுகருவிகள் (cutting tools) கொண்டு வெட்டும் இயந்திரங்கள். உலோகங்களை உருக்கி வார்ப்பதையும் செய்திருக்கிறோம். வெல்டிங் செய்துள்ளோம்.

பின்னர் ஒரு கோடையில் சிஎன்சி மெஷினில் புரோகிராம் செய்து பிளாஸ்டிக்கை வெட்டி உருவங்களை உருவாக்கியிருக்கிறேன். முதுநிலைப் படிப்பின்போது ஐபிஎம் நிறுவனத்துக்காகச் சில ஆராய்ச்சிகளைச் செய்யவேண்டியிருந்தது. அப்போது எனக்கு வேண்டிய சில பாகங்களை நானே உருவாக்கியிருக்கிறேன். கிட்டத்தட்ட ஊசிபோல் மெலிதான டிரில் பிட்டுகளைக் கொண்டு மிக நுணுக்கமான டிரில்லிங் வேலைகளைச் செய்திருக்கிறேன்.

என் ஆராய்ச்சி ‘ஃபார்மிங்’ என்ற துறையில் அமைந்திருந்தது. இறுதிப் பொருள் என்னவோ அதன் வடிவில் அச்சுகளை உருவாக்கி, உலோகச் சில்லுகள்மீது அதிவேகத்தில் அடித்தால், நீங்கள் விரும்பும் பொருள் உங்களுக்குக் கிடைத்துவிடும். உதாரணமாக நீங்கள் காப்பி குடிக்கும் எவர்சில்வர் டம்ப்ளர், டவரா ஆகியவற்றைச் செய்யவேண்டும் என்றால், எவர்சில்வர் சில்லுகளின்மீது டவரா அல்லது டம்ப்ளர் வடிவ அச்சை வைத்து ஓங்கி அடித்தால் போதும். நன்றாக டிசைன் செய்யப்பட்ட அச்சு என்றால் ஓரங்களை டிரிம் செய்யவேண்டிய அவசியம்கூட இருக்காது. இந்த ‘ஃபார்மிங்’ வேலையை உலோகத்தைச் சூடாக்கிச் செய்யலாம் அல்லது அறை வெப்பநிலையிலேயே செய்யலாம். இரண்டிலும் சாதக பாதகங்கள் உள்ளன.

மரத்தில் வேலை செய்வதானால் வெட்டுதல், கடைதல், சுரண்டுதல் ஆகிய வழிமுறைகள் மட்டுமே சாத்தியம். அதன்பின் தனித்தனியாகச் செய்யப்பட்ட மர பாகங்களை ஒன்றிணைத்தால் நாம் விரும்பும் இறுதிப்பொருள் கிடைத்துவிடும். பிளாஸ்டிக் அல்லது உலோகத்தை வெட்டலாம், இணைக்கலாம், உருக்கி வார்க்கலாம். காம்போசிட்டுகளை சில எளிதான வடிவங்களில் இளக்கி அமைக்கலாம். இன்றைக்கு நாம் பயன்படுத்தும் அனைத்து பொறியியல் பொருள்களும் இம்மாதிரி ஏதோ ஒரு முறையில் உருவாக்கப்பட்டவையே.

3டி பிரிண்டிங் இதுவரை நான் மேலே சொல்லாத ஒரு புது முறை. நான் ஆராய்ச்சி மாணவனாக இருக்கும்போது என் ஆசிரியர் இது குறித்து என்னிடம் பேசியிருக்கிறார். 1980களிலேயே இத்துறையில் ஆராய்ச்சிகள் தொடங்கியிருந்தன. ஒருவித ரெசின் திரவத்தில் லேசர் ஒளிக் கற்றைகளை வெவ்வேறு அடர்த்தியில் பாய்ச்சும்போது லேசர் ஒளி பட்ட இடம் மட்டும் திடப்பொருளாக மாற்றம் அடையும் என்றும் அதனைக் கொண்டு எந்த முப்பரிமாண வடிவத்தையும் உருவாக்கிவிடலாம் என்று அவர் எனக்குச் சொல்லியிருந்தார். ஆனால் இதனால் தொழில்ரீதியில் எதையும் உருவாக்க இயலாது என்றே நான் எண்ணியிருந்தேன்.

இன்று ஆராய்ச்சிகள் எங்கேயோ போய்விட்டன. பலவகை பிளாஸ்டிக், உலோகம் ஆகியவற்றைக் கொண்டு மிக நுணுக்கமான, சிக்கலான முப்பரிமாணப் பொருள்களை அடுக்கு அடுக்காக அச்சிட்டு உருவாக்கலாம். வேறு எந்த முறையிலும் உருவாக்க முடியாத பொருள்களைக்கூட இந்த முறையில் உருவாக்க இயலும். இதற்குத்தான் முப்பரிமாண அச்சுருவாக்கம் (3டி பிரிண்டிங்) என்று பெயர்.

உங்களுக்கு எளிதில் புரியவேண்டும் என்பதற்காக இந்த உதாரணத்தை எடுத்துக்கொள்கிறேன். கொதிக்கும் கலன் ஒன்றில் ஓர் உலோகம் திரவ வடிவில் கொதித்துக்கொண்டிருக்கிறது. நமக்கு காப்பி டவரா ஒன்றை உருவாக்கவேண்டும். கொதிக்கும் உலோகத்தை அடுக்கு அடுக்காக, இழை இழையாக மாக்கோலம் இடுவதுபோல ஒரு கருவி ஒட்டி எடுத்துவந்து இடும். இட்ட சில நொடிகளில் உலோக திரவம் காய்ந்துவிடும். உடனே அதற்குமேல் அடுத்த இழை உலோகக் கோலம் போடப்படும். கொஞ்சம் கொஞ்சமாக நீங்கள் பார்க்கும்போதே காப்பி டவரா மேலெழுந்துவரும்.


இதனை பிளாஸ்டிக்கில் இன்னும் எளிதாகச் செய்யலாம்.

இன்னொரு முறை நான் முன்னமே சொன்னதுபோன்றது. வேதியியல் முறையிலானது. ஒரு ரெசினை எடுத்துக்கொண்டு (என்றால் கொழகொழவென்று இருக்கும் ஒரு வேதிப்பொருள் - ரப்பர் பால் போல) ஆக்சிஜனேற்றம் முறையில் திரவத்தை திடப்பொருளாக மாற்ற முடியும். ஆக்சிஜனை எங்கு செலுத்துவது என்பதைக் கட்டுப்படுத்த முடியும். இதன்மூலம் சிறிது சிறிதாக திரவத்துக்கு நடுவிலிருந்து திடப் பொருளாக ஒரு மிகச் சிக்கலான வடிவத்தை நாம் கட்டியெழுப்பிவிட முடியும்.

இம்மாதிரி உருவாக்கப்படும் பொருள்களின் வலு எம்மாதிரியாக இருக்கும்? வலு சற்றே குறைவானவையாகத்தான் இருக்கும். ஆனால் நாம் தினசரி பயன்படுத்தும் பல பொருள்கள் வலுவானவை அல்ல. அவை எளிதில் உடைந்துவிடலாம் என்றாலும் நாம் அவற்றின்மீது கடுமையான பளுவை ஏற்றிவைக்கப்போவதில்லை. அவை அழகுக்காக, அலங்காரத்துக்காக உருவாக்கப்படுபவை. உலோக 3டி பிரிண்டிங்கில் வலு அதிகமான பொருள்களை உருவாக்கலாம்.

3டி பிரிண்டிங் இன்று பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சி என்பதைத் தாண்டி வந்துவிட்டது. 3டி பிரிண்டர் கருவிகளை இன்று நாமே வாங்கிப் பயன்படுத்தலாம். சில தளங்கள்மூலம் நமக்கு வேண்டிய பொருள்களை நாமே டிசைன் செய்து 3டி பிரிண்டிங் கம்பெனிகளுக்கு அனுப்பி உருவாக்கிப் பெற்றுக்கொள்ளலாம். ஓப்பன் சோர்ஸ் முறையில் யார் யாரோ செய்துவைத்திருக்கும் டிசைகளை நாம் எடுத்து, அவற்றில் சில மாறுதல்களைச் செய்து பிரிண்ட் செய்து வீட்டில் பயன்படுத்திக்கொள்ளலாம். (வலைப்பதிவுக்கான டெம்ப்ளேட்டுகளை இறக்கிப் பயன்படுத்திக்கொள்வதுபோல.) புதிய கருவிகளை, பயன்பாட்டுப் பொருள்களை டிசைன் செய்வதும் உருவாக்குவதும் எளிதாக இருக்கும்.

அடுத்த கட்டம் இந்த 3டி பிரிண்டர்களின் செயல்பாட்டு வேகத்தை அதிகரிப்பது. இவற்றைக் கொண்டு மிக மிகச் சிறிய பொருள்கள்முதல் சில மீட்டர்கள் பெரிய சிலைகளை உருவாக்குவதுவரையாக இருக்கும்.

இந்தியாவில் உள்ள எண்ணற்ற அற்புதங்களாக கல், உலோக, மரச் சிற்பங்களை 3டியில் வருடி, அவற்றின் வடிவத்தைச் சேமித்து வைத்து, அப்படியே அச்சு அசலாக பிளாஸ்டிக்கிலும் உலோகத்திலும் உருவாக்கி உலகெங்கும் விற்பனை செய்யலாம். நாம் செய்யாவிட்டால் சீனர்கள் எப்படியும் செய்துவிடுவார்கள்.

இன்று மெக்கானிகள் எஞ்சினியரிங் படிக்கும் மாணவர்களுக்கு இந்தத் துறையை உடனடியாக அறிமுகப்படுத்தவேண்டும். அனைத்துப் பொறியியல் கல்லூரிகளும் ஒரு 3டி பிரிண்டர் கருவியையாவது வாங்கி வைத்துக்கொள்ளவேண்டும். மாணவர்களுக்குக் கற்றுத் தருவதோடு அதனைப் பயன்படுத்தி சுற்றியுள்ள தொழில் அமைப்புகளுக்கும் பொதுமக்களுக்கும் சில பொருள்களை உருவாக்கித் தருவதன்மூலம் போட்ட பணத்தை எளிதில் எடுத்துவிடலாம்.

இதுகுறித்து மேலும் அறிந்துகொள்ள விரும்புவோர், கீழ்க்கண்ட TED வீடியோக்களைக் காணப் பரிந்துரைக்கிறேன்.
  1. A primer on 3D printing, Lisa Harouni
  2. 3D printing - this century's most disruptive innovation? David F. Flanders
  3. What’s next in 3D printing, Avi Reichental
  4. What if 3D printing was 100x faster? Joseph DeSimone

10 comments:

  1. thx for this post. We are planning to introduce 3D printing courses at school level over the next 6 months in India.

    We have already rolled out Raspberry Pi courses in India.

    ReplyDelete
    Replies
    1. Good stuff. When you get hold of a 3D printing machine, call me. I would like to take a look at it first hand. I am sure children would love to play with it, design objects and get them made right in front of their eyes. What fun they will have and what a big change it will make to our manufacturing thinking.

      Delete
    2. BTW, I am not that enamored by Raspberry Pi.I have had one and gave it to a friend to configure it for me but he now seems to have gone off to the US. Kids have better tools in hand to play with - the smartphone and the tablet. But 3d printing... that is something else.

      Delete
    3. Badri, actually Raspberry Pi is quite cool. I will send you links to our courses on Raspberry Pi. You can ask your daughter to try it out.

      Delete
  2. 3 D பிரிண்டிங் என்பது அடிப்படையில் நம் வீடுகளில் வடகம் பிழிவது போன்றதே. நமக்கு வேண்டிய வடிவத்தைக் கம்ப்யூட்டரில் உருவாக்கிவிட்டு அது மாதிரியில் உருவாக்கு என்று பிழிசல் யந்திரத்துக்கு ஆணை பிறப்பித்தால் முப்பரிமாண வடிவத்தில் பொருள் கிடைத்து விடும். போயிங், ஏர்பஸ் போன்ற விமான நிறுவனங்கள் மிகசிக்கலான வடிவம் கொண்ட விமான பாகங்களை 3 டி முறையில் தயாரிக்க ஆரம்பித்துள்ளன.
    பலகாரஙளையும் 3டி பிரிண்டிங் முறையில் தயாரிக்க முடியும். செவ்வாய்க்குச் செல்வது போன்ற நீண்ட தூர விண்வெளிப் பயணத்தின் போது குறிப்பிட்ட உணவுகளை 3டி முறையில் தயாரித்துக் கொள்வது சாத்தியமாகலாம். ஏற்கெனவே நாஸா இது தொடர்பாக ஒரு யந்திரத்தைத் தயாரிக்க ஒரு நிறுவனத்துக்கு ஆர்டர் கொடுத்துள்ளது

    ReplyDelete
  3. What you professor mentioned in the 80s is the rapid prototyping tool, and I dont think it is 3D printing. The former is a subtractive process and the latter an additive process.

    ReplyDelete
  4. மருத்துவத்துறையிலும் செயற்கை உறுப்புகள் (செயற்கைத்தோல், செயற்கை முகம் கூட)தயாரிப்பதில் 3D பிரிண்டிங் உதவுகிறது என்று யூட்யூபில் பார்த்தேன். இந்தியாவில் மருத்துவத்துறையில் உபயோகமாகத் துவங்கிவிட்டதா?

    ReplyDelete
  5. I am a metallurgical engg post graduate. in 1992 I submitted my project thesis at in Tamil at REC (now known as NIT),trichy. we came across this topic several times.thanks for your post.

    ReplyDelete
  6. 3டி ப்ரின்டர் வாங்கியிருப்பீர்கள், இரவலாக ஒருமணிநேரம் வாங்கிப்போகலாம் என்று நினைத்துதான் பதிவையேப்படிக்க ஆரம்பித்தேன். மூலப்பொருளுடன் வாங்கியவுடன் அவசியம் தெரியப்படுத்தவும் :p

    சென்னையில் சிற்சில இடங்களில் டெமோவுடன் பயிலரங்குகள் நடக்கின்றன. போனால் தரிசனம் கிட்டும். நான் போகவில்லை. இன்னொரு நண்பருடன் பேசியபோது ஆளுக்குப்பாதிப்பாதி போட்டு ஒரு ஆரம்பநிலை மிஷின் வாங்கச்சம்மதம் தெரிவித்திருந்தார். அர்டுய்னோவை வைத்துச்செய்யும் குறும்பயன்பாடுகளுக்கு இது மிகவும் உபயோகமாக இருக்கும் என்று தோன்றினாலும், இப்போதிருக்கும் நிலையில் பட்ஜட் கட்டுபடியாகக்கூடிய அளவுக்கு இதனால் பயனில்லை என்பதால் விட்டுவிட்டேன். மூன்றாவதாக நீங்கள் சேர்ந்துகொண்டாலும் ஓக்கே. இருந்தாலும் மூலப்பொருளின் விலையையும், அவ்வளவு விலையுள்ள மூலப்பொருளிலிருந்து கடைசியாகத் தேறும் சோப்புப்பெட்டியையும் நினைத்தால், ச்சீச்சீ, பிரிண்டர் பழம் புளிக்கிறது.

    ராஸ்ப்பெர்ரி பை தானாகவே தொலைந்துவிட்டது குறித்து மகிழ்ச்சி. நேரம் மிச்சம்.

    ReplyDelete
  7. National Institute of Design Ahmedabad - அகமதாபாத் தேசிய டிசைன் கல்லூரியில் 3-டி ப்ரிண்டிங் கருவிகளை பார்த்தேன். சில மாதங்குளுக்கும் முன் சென்னை குரோம்பேட்டை எம்.ஐ.டி-யில் நடந்த மேக்கர்ஸ் சந்திப்பிலும் பார்த்தேன்.

    மலிவான பொருட்கள் கருவிகள் தயாரிக்க இது உதவுமா என்பது சந்தேகம். ஆனால் வடிவ பரிசோதனைகள் செய்யவும் 3-டி நகல் எடுக்கவும் மிகவும் பயன்படும்

    ReplyDelete